بررسی آزمایشگاهی و تعیین ابعاد آب شستگی ناشی از جت های متقاطع متقارن

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشگاه سمنان

چکیده

یکی از معضلات موجود در سازه های هیدرولیکی سدها آب شستگی در پایین دست آنها می‌باشد. در تحقیق حاضر 54 آزمایش برای بررسی و تحلیل آب شستگی ناشی از جتهای متقاطع متقارن و 9 آزمایش با جت منفرد معادل بعنوان تستهای مرجع در بستر با قطر متوسط 4/1 میلیمتر انجام شده است و روابطی برای پیش بینی ابعاد حفره آب شستگی (عمق، طول و عرض حفره و همینطور محل قرارگیری انتهای پشته پایین دست) ارائه شده است. آزمایشها با تغییر پارامترهای مختلف هیدرولیکی بصورت سیستماتیک انجام شد و تاثیر هر یک از پارامترها بر ابعاد حفره آب شستگی بررسی شد. بر این اساس سه مقدار دبی، دو مقدار عمق پایاب و سه زاویه تقاطع گوناگون استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد که در عمق پایاب کم آب شستگی جتهای متقاطع در تمامی زوایای تقاطع بیشتر از آب شستگی جت منفرد می‌باشد. در زاویه تقاطع 110 درجه در شرایط عمق پایاب کم آب شستگی بیشتری حتی نسبت به زاویه تقاطع 30 درجه ایجاد شد. همچنین مشاهده شد در زوایای تقاطع 70 و 110 درجه با کاهش عمق پایاب فرم آب شستگی بصورت نامتقارن می‌شود. افزایش عمق پایاب باعث افزایش عمق آب شستگی در زاویه تقاطع 30 درجه شد. بر این اساس معلوم شد استفاده از جت‌های متقاطع تنها در برخی از شرایط هیدرولیکی موثر و مفید است.

کلیدواژه‌ها


Breussers, H.N.C. and Raudkivi, A.J. (1991). Scouring. Hydraulic structures design manual. Rotterdam, Netherlands.
Canepa, S. and Hager, W.H. (2003). Effect of air jet content on plunge pool scour. J. Hydraul. Eng. 128(5), 358–365.
Latifi, A., Hosseini, S.A. and Saneie, M. (2018). Comparison of downstream scour of single and combined free-fall jets in co-axial and non-axial modes. Journal of Model. Earth Syst. Environ. 4, 1271–1284.
Li, L.-X., Liao, H.-S. and Li, T.-X. (2006). A hybrid model for simulating velocity field of a river with complex geometry plunged by multiple jets. Hydrodynamics. 18(6), 752–759.
Mehraein, M., Ghodsian, M. and Schleiss, A. (2012). Scour formation due to simultaneous circular impinging jet and wall jet. Journal of Hydraulic Research. 50(4), 395-399.
Pagliara, S. and Palermo, M. (2013). Analysis of scour characteristics in presence of aerated crossing jets. Australian Journal of Water Resources. 16(2), 163-172.
Pagliara, S. and Palermo, M. (2017). Scour process caused by multiple subvertical non-crossing jets. Journal of Water Science and Engineering. 10(1), 17-24.
Pagliara, S., Amidei, M. and Hager, W.H. (2008). Hydraulics of 3D plunge pool scour. J. Hydr. Eng. 134(9), 1275-1284.
Pagliara, S., Hager, W.H. and Minor, H.-E. (2006). Hydraulics of plane plunge pool scour. J. Hydraul. Eng. 132(5), 450–461.
Pagliara, S., Roy, D. and Palermo, M. (2009). Effect of jet air content on 3D plunge pool scour. Proc. of 33nd IAHR Congress Water Engineering for a Sustainable Environment, Vancouver, 9-14 August, 3588-3595.
Pagliara, S., Roy, D. and Palermo, M. (2010). 3D plunge pool scour with protection measures. Journal of Hydro-Environment Research. 4(3), 225-233.
Pagliara, S., Roy, D. and Palermo, M. (2011). Scour due to crossing jets at fixed vertical angle. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 137(1), 49-55.
Sarathi, P., Faruque M.A.A. and Balachandar, R. (2008). Influence of tailwater depth, sediment size and densimetric Froude number on scour by submerged square wall jets. J. Hydra. Res. 46(2), 158-175.
Uyumaz, A. (1988). Scour downstream of the vertical gate. J. Hydraulic Eng. 114(7), 811–816.
Visher, D.L. and Hager, W.H. (1998). Dam Hydraulics. John Wiley & Sons Ltd.